Lehre am LNM
Lehre
Übersicht über unsere Lehrveranstaltungen
Lehrveranstaltungen im Sommersemester
Bachelorstudium
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Nachhaltige metallische Stoffkreisläufe 1
Nachhaltige metallische Stoffkreisläufe Die Lehrveranstaltung vermittelt die Grundlagen metallischer Stoffkreisläufe mit besonderem Fokus auf deren technische, ökologische und wirtschaftliche Bedeutung. Zu Beginn werden wichtige metallische Werkstoffe, ihre Rohstoffe und Herstellungsrouten behandelt. Dabei lernen die Studierenden zentrale Prozesse der Primär- und Sekundärmetallurgie kennen, beispielsweise die Herstellung von Eisen und Stahl über die Hochofen-Konverter-Route, Direktreduktionsverfahren und den Elektrolichtbogenofen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Bewertung von Rohstoffbedarf, Energieeinsatz und CO₂-Emissionen entlang metallurgischer Prozessketten. Darüber hinaus werden Recyclingstrategien, Kreislaufführung und die Rolle von Schrott als Sekundärrohstoff betrachtet. Durch Übungen und Berechnungsbeispiele werden die Teilnehmenden in die Lage versetzt, Stoffströme quantitativ zu beschreiben, metallurgische Prozesse zu analysieren und Ansätze für nachhaltigere metallische Wertschöpfungsketten zu bewerten.
Moodle Nachhaltige metallische Stoffkreisläufe 1
LSF Nachhaltige metallische Stoffkreisläufe 1
PO24
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Theoretische Metallurgie
Die Lehrveranstaltung „Theoretische Metallurgie“ vermittelt die grundlegenden physikalischen und thermodynamischen Zusammenhänge zur Beschreibung metallischer Werkstoffe. Die Studierenden lernen, wie sich Gefügeentwicklungen und Phasenumwandlungen anhand thermodynamischer und kinetischer Grundlagen verstehen und vorhersagen lassen. Behandelt werden unter anderem Enthalpie und Entropie, thermodynamische Triebkräfte, Stofftransport und Diffusion sowie die gezielte Einstellung von Gefügen. Darauf aufbauend werden die Zusammenhänge zwischen Legierungszusammensetzung, Prozessführung, Gefüge und Werkstoffeigenschaften betrachtet und auf Fragestellungen des Legierungsdesigns übertragen. In begleitenden Übungen werden die theoretischen Grundlagen anhand praxisnaher metallurgischer Beispiele vertieft.
Moodle Theoretische Metallurgie
PO24
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Eisen- und Stahlerzeugung 2
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Design Theory 1 (2V/2Ü)
The lecture series Design Theory 1 and 2 introduces design concepts in mechanical engineering. In Design Theory 1, after an introduction to the product design process, the stress-strain behavior of metallic materials is discussed and the concept of the safety factor approach in mechanical design is introduced. This is complemented by a thorough treatment of basic load situations acting on metallic parts (tension, compression, bending, torsion, buckling), providing the mechanical foundations for later design calculations. These considerations are generalized to combined loadings (normal and shear stresses), which are applied to the design of shafts and axles. Dynamic loadings (static, swelling, reversing, general cyclic loading) are discussed and limit stresses are defined for each loading case and loading type. The students learn how to find limit stresses for dynamic loading based on Smith-Goodman diagrams and how to dimension parts subjected to cyclic loading. The lecture closes with the calculation of shape fatigue strength according to the FKM Guideline. In the calculation exercise, the lecture contents are intensified based on real-word engineering applications.
Moodle Design Theory 1 noch nicht eingerichtet
PO24
Lehrveranstaltungen im Wintersemester
Bachelorstudium
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Design Theory 2 (3V/2Ü)
The lecture Design Theory 2 complements the elementary design concepts from Design Theory 1 by introducing Failure Theories for multiaxial loading situations and generalizes the stress-strain behavior of mechanical materials to large plastic deformations, developing the concept of strain hardening. These general concepts are then applied to the design of selected machine elements. The first group are the elements of rotating motion, where journal and roller bearings are discussed, followed by gears and gearboxes with kinematics, stress states and durability. Furthermore, connection elements are part of the lecture: Screw connections are discussed with a special emphasis on the stress and deformation states, followed by shaft-hub connections (form fits and force fits), as well as weld connections. The calculation principles presented in the lecture are intensified in calculation exercises for a deeper understanding.
PO24
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Umformtechnik (3V/1Ü/1P)
In der Vorlesung Umformtechnik wird die Technologie der umformenden Fertigungsverfahren gemäß DIN 8582 behandelt. Dabei bilden Walz- und Schmiedeverfahren einen wesentlichen Schwerpunkt. Nach einer Darstellung der umformtechnischen Grundlagen werden die Warmwalzverfahren von Halbzeug, Grobblech und Warmband mit den entsprechenden Walzwerksanlagen behandelt. Daran anschließend ist das Kaltwalzen von Band inklusive der Technologie der Bandbehandlung (Wärmebehandlung und Oberflächenbeschichtung) Thema der Vorlesung. Die Rechenverfahren zur Auslegung von Warm- und Kaltwalzanlagen werden begleitend zu den technologischen Inhalten behandelt und in Rechenübungen vertieft, wobei das Zusammenwirken von Walzgut und Walzgerüst einen wesentlichen Schwerpunkt bildet. Die Warmwalzverfahren von Langprodukten (Walzdraht, Stabstahl und Profile) werden vergleichend dargestellt. Zum Abschluss der Vorlesung werden die Schmiedeverfahren des Freiformens und Gesenkformens, sowie die Durchzieh- und Durchdrückverfahren behandelt. Im vorlesungsbegleitenden Laborpraktikum werden die Prozesse des Walzens, Drahtziehens und Schmiedens zur Vertiefung der Vorlesungsinhalte behandelt.
PO24
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Werkstoffprüfung (2V/1Ü/1P)
In der Vorlesung Werkstoffprüfung werden die zerstörenden Verfahren der Werkstoffprüfung metallischer Werkstoffe behandelt. Die metallphysikalischen Grundlagen plastischer Formänderungsmechanismen werden anhand des Zugversuchs dargestellt, auf deren Basis die Diskussion der Mechanismen der Ver- und Entfestigung metallischer Werkstoffe erfolgt. Einen großen Schwerpunkt bilden Charakterisierungsverfahren der Umformeigenschaften, insbesondere die Aufnahme von Kalt- und Warmfließkurven in Stauchversuchen und deren mathematische Beschreibung, sowie auch die Prüfung der Umformeignung von Blechwerkstoffen. Weiter werden der Biegeversuch und die Verfahren der Härteprüfung behandelt. Den Abschluss der Vorlesung bildet die Diskussion des Kerbschlagbiegeversuchs zur Zähigkeitsprüfung. Im vorlesungsbegleitenden Laborpraktikum werden zur Vertiefung der Inhalte Zug- und Stauchversuche sowie Härteprüfungen durchgeführt.
PO19
Lehrveranstaltungen im Sommersemester
Masterstudium
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Gießen und Erstarren von Stahl
Die Lehrveranstaltung „Gießen und Erstarren von Eisengusswerkstoffen" vermittelt fundierte Kenntnisse über die physikalischen und metallurgischen Grundlagen des Gießens und Erstarrens eisenbasierter Werkstoffe. Ausgangspunkt bildet das Verständnis von Phasendiagrammen und Erstarrungsthermodynamik, auf deren Basis die Studierenden lernen, Gefügeausbildung und Werkstoffeigenschaften gezielt vorherzusagen und zu beeinflussen. Darauf aufbauend werden die wesentlichen Gießverfahren: Sandguss, Strangguss und Blockguss, sowie die wichtigsten Eisengusswerkstoffe wie Grauguss (GJL), duktiles Gusseisen (GJS), Gusseisen mit Vermiculargraphit (GJV), austenitisch-bainitisches Gusseisen (ADI) und Stahlguss hinsichtlich ihrer Herstellung, ihres Gefüges und ihrer Anwendung behandelt. Ergänzend werden Grundlagen der Wärmebehandlung und des gießgerechten Konstruierens vermittelt, um die Studierenden in die Lage zu versetzen, Gussteilauslegungen werkstofflich fundiert zu beurteilen. Durch begleitende Übungen an praxisnahen Fallbeispielen werden die theoretischen Inhalte vertieft und direkt auf reale Bauteilszenarien angewendet.
Moodle Gießen und Erstarren von Stahl
LSF Gießen und Erstarren von Stahl
PO24
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Design Theory 1 (2V/2Ü)
The lecture series Design Theory 1 and 2 introduces design concepts in mechanical engineering. In Design Theory 1, after an introduction to the product design process, the stress-strain behavior of metallic materials is discussed and the concept of the safety factor approach in mechanical design is introduced. This is complemented by a thorough treatment of basic load situations acting on metallic parts (tension, compression, bending, torsion, buckling), providing the mechanical foundations for later design calculations. These considerations are generalized to combined loadings (normal and shear stresses), which are applied to the design of shafts and axles. Dynamic loadings (static, swelling, reversing, general cyclic loading) are discussed and limit stresses are defined for each loading case and loading type. The students learn how to find limit stresses for dynamic loading based on Smith-Goodman diagrams and how to dimension parts subjected to cyclic loading. The lecture closes with the calculation of shape fatigue strength according to the FKM Guideline. In the calculation exercise, the lecture contents are intensified based on real-word engineering applications.
PO24
Kalibrieren und Berechnen von Walzwerkswalzen (2V/1Ü)
In der Lehrveranstaltung werden die Rechentechniken des Flachwalzens auf profilierte Walzbahnen erweitert. Die wichtigsten Kalibergeometrien werden anhand Ihrer geometrischen Parametrisierung verglichen. Die Auslegung von Kaliberreihen wird vom ersten Entwurf bis zum Fine-Tuning anhand werkstoffspezifischer Umformeigenschaften betrachtet. Die Verwendung künstlicher neuronaler Netze zum Walzenkalibrieren wird beispielhaft demonstriert. In begleitenden Rechenübungen werden die Studierenden in die Handhabung spezialisierter Kalibrierungssoftware eingewiesen. Im zweiten Teil der Vorlesung wird die mechanische und thermische Belastbarkeit von Walzen in Flach- und Profilwalzwerken betrachtet. Dazu wird die Durchbiegungsberechnung anhand finiter Balkenelemente eingeführt, sowie die Berechnung der elastischen Walzenabplattung. Der Einfluss des thermischen Walzenprofils auf das Dickenprofil in Flachwalzwerken wird anhand von Simulationsrechnungen erläutert. Die Studierenden können nach Abschluss der Lehrveranstaltung Kaliberreihen im Hinblick auf Produkttoleranzen und Werkzeugbelastungen bewerten und Optimierungsschritte ableiten.
Moodle Kalibrieren und Berechnen von Walzwerkswalzen
LSF Kalibrieren und Berechnen von Walzwerkswalzen
PO24
Lehrveranstaltungen im Wintersemester
Masterstudium
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Testing of Metallic Materials (2V/1Ü/1P)
The course provides a more theoretical treatment on destructive testing methods. In the beginning, failure theories for multiaxial loading of ductile and brittle materials are discussed, followed by a practical discussion of plastic deformation mechanisms exemplified by the tensile test. Measurement methods of hot and cold flow curves using upsetting and torsion tests are compared, where special contributions are paid to the numerical evaluation methods considering the correction of elastic machine displacements and frictional conditions. To work out physics-related descriptions of the flow curves, hardening and softening mechanisms are discussed with possibilities of mathematical modeling. Hardness testing is treated theoretically using slipline fields. Finally, testing methods for deformability of metallic sheet materials are discussed. In the accompanying lab course, students learn to evaluate tensile and upsetting tests using standard software tools. After completion of the course, students will have a deeper understanding of the plasticity phenomena observed in material tests and be able to critically assess the results.
Moodle Testing of Metallic Materials
LSF Testing of Metallic Materials
PO24
Wahlpflichtfach - Vorlesung und Übung Plastomechanik und Umformverfahren (2V/1Ü/1P)
Die Vorlesung behandelt die mathematische Beschreibung von Umformverfahren auf der Basis plastomechanischer Modelle. Nach einer Einführung in das Umformverhalten von Metallen und dessen phänomenologischer Beschreibung werden die Grundgleichungen der Plastomechanik schrittweise hergeleitet. Dazu zählt die Formulierung von Verschiebungs- und Geschwindigkeitsfeldern und die Definition der kinematischen Zulässigkeit. Zudem werden die allgemeinen Gleichgewichtsbedingungen und Fließbedingungen, sowie die Fließregel für mehrachsige Lastzustände hergeleitet, wobei auf Ihre Anwendung für technische Umformverfahren eingegangen wird. Die Lösungsverfahren der Grundgleichungen werden hergeleitet und vergleichend diskutiert (Analytische Lösungen, Elementare Theorie, Schrankenverfahren, Gleitlinientheorie). Die Möglichkeiten und Grenzen der Finiten-Elemente-Methode (FEM) zur Simulation von Umformprozessen werden aufgezeigt. Die FEM wird dazu in den plastomechanischen Modellkatalog eingeordnet und mit den klassischen Lösungsverfahren verglichen. Das vorlesungsbegleitende Praktikum enthält Walz- und Ziehversuche sowie einen Programmierteil in MATLAB, anhand derer die Potentiale der behandelten Modelle aufgezeigt werden. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, Simulationstechniken für Umformprozesse zu bewerten, und das richtige Modell für einen gegebenen Anwendungsfall auszuwählen.
Moodle Plastomechanik und Umformverfahren
LSF Plastomechanik und Umformverfahren
PO24
Allgemeine Hinweise
Zeiten und Räume
Bitte informieren Sie sich über Zeit und Ort der Veranstaltung im LSF oder am Aushang des Lehrstuhls.
Die Veranstaltungsbeschreibung kann durch einen Klick auf den Titel der Veranstaltung aufgerufen werden.
Die Lehrorganisation und die Bereitstellung von Lehrunterlagen erfolgt über die eLearning-Plattform moodle.
Klausureinsichten
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